Bogusz Radziemski 2003-12-06

grupa 27

zespół 1

Sprawozdanie: RUCH ELEKTRONU W POLU MAGNETYCZNYM I ELEKTRYCZNYM, WYZNACZANIE WARTOŚCI e/m

WSTĘP:

Na ładunek znajdujący się w polu elektrycznym działa siła równa F = qE, gdzie: E - jest to natężenie pola, q - ładunek. Wartość tej siły nie zależy od prędkości oraz kierunku poruszania się względem linii natężenia pola.

Na ładunek poruszający się w polu magnetycznym działa siła Lorentza:

F = q(V x B);

gdzie:

V - prędkość ładunku, B - wektor indukcji pola magnetycznego,

Siła Lorentza nie działa na ładunki w spoczynku, lub poruszające się w kierunku równoległym do kierunku wektora B.

Siła Lorentza nie może przyśpieszyć cząstki, tzn. nie może zmienić jej energii kinetycznej, ponieważ siła Lorentza działa zawsze prostopadle do toru ruchu naładowanej cząstki, a więc praca wykonana na tej cząstce przez tę siła jest równa zero.

Siła Lorentza może jedynie zakrzywić tor ruchu cząstki. Dla cząstki mającej kierunek prędkości prostopadły do kierunku linii pola B wtedy siła Lorentza zakrzywia tor ruchu do okręgu, którego promień jest opisany wzorem:

Natomiast czas zataczania przez cząstkę pełnego okręgu (okres) jest równy:

T=

Na naładowaną cząstkę poruszającą się w polu elektro-magnetycznym działa suma obu wymienionych wcześniej sił:

Natomiast tor cząstki w takim polu, której kierunek prędkości nie jest równoległy oraz prostopadły do wektora indukcji B, oraz kierunki wektora E i B są równoległe jest torem linii śrubowej o zmiennym zwiększającym się skoku:

PRZEBIEG ĆWICZENIA:

Na początku do obliczenia stosunku e do m skorzystaliśmy z urządzenia zwanego magnetronem:

=

Ostatecznie

e/m=

Sprawdzenie z wielkościami podanymi w tablicach:

e=1,602191·10^-19 -ładunek elementarny

m_e=9,109558·10^-31 [kg]-masa elektronu

- masa wyznaczona doświadczalnie.

W ostatniej metodzie wyznaczenia stosunku e do m wykorzystaliśmy lampę oscyloskopową z prostopadłą do jej osi indukcją pola B - metodą odchylania wiązki elektronowej

Dzięki wektorowi indukcji pola B odchylaliśmy tor elektronów, następnie notowaliśmy wyniki wstawiając do wzoru:

gdzie:

x - odchylenie toru elektronu na osi x.

d - długość obszaru działania pola B

V - prędkość elektronów, którą obliczamy ze wzoru:

N = 260 (każda cewka)

L = 0,098 ± 0,002 [m] - odległość średnia między cewkami

D = 0,105 ± 0,005 [m]= - średnia średnica

d = 0,135 ± 0,005 [m] - długość działania obszaru pola

U = 1400 ± 50 [V] - napięcie przyśp[ieszające elektroony

Wektor indukcji pola B obliczymy ze wzoru:

gdzie:

I - natężenie na cewce

μ_o = 1,25 * 10^-6 [H/m]

y [m]	I [A]	zakres	y [m]	I [A]	zakres	B [T]
0,01	0,075	300	-0,01	0,060	300	1,15*10^-4
0,02	0,14	300	-0,02	0,11	300	2,30*10^-4
0,03	0,2	300	-0,03	0,17	300	3,46*10^-4
0,04	0,255	300	-0,04	0,22	300	4,54*10^-4

Wyprowadzenie wzoru na zależność liniową e do m:

=>

=>
,

przyjmując
otrzymujemy:
=>

Ostatecznie więc mamy:

Przyjmując współczynnik studenta t=2,78 obliczam błąd

Ostatecznie:

WNIOSKI:

Najdokładniejszą metodą użytą do pomiaru stosunku e do m powinna być metoda pierwsza (magnetron), ponieważ w tej metodzie używaliśmy dokładnych przyrządów (mili-amperomierz itp.). Natomiast następnej metodzie czynnik ludzki miał duże znaczenie ponieważ do pomiarów używaliśmy m. in. ekranu, który miał podziałkę 1 cm - co mogło wprowadzić do obliczeń znaczny błąd. Wyznaczony stosunek e do m różni się od wartości tablicowych (1,76*10¹¹ [C/kg])

Proszę o ocenę sprawozdania umożliwiającą mi zaliczenie laboratorium.

5

---